科学家们首次成功证明量子纠缠– 爱因斯坦将其描述为“幽灵般的超距作用” – 发生在宏观物体之间,这是我们理解量子物理学的一大进步。
量子粒子以一种即时相互影响的方式连接起来,即使距离很远。 从表面上看,这种强大的联系违背了经典物理学,也违背了我们对现实的理解,这就是为什么爱因斯坦觉得它如此令人毛骨悚然。 但这种现象后来成为现代技术的基石。
尽管如此,直到现在仅被证明可以在最小的尺度,例如在基于光和原子的系统中。
任何增加尺寸的尝试都会导致稳定性问题,最轻微的环境干扰就会破坏连接。
但新的研究改变了这一切,证明这种“幽灵般的行为”确实可以成为巨大物体之间的现实。
我们不是在谈论大规模黑洞感但在宏观意义上——两个15微米宽的振动鼓面。
下一步将测试这些振动是否在两个物体之间传送。
“我们的工作在质量上扩展了纠缠物理系统的范围,并对量子信息处理、精密测量和量子力学极限测试产生了影响,”写给研究人员。
新实验以 2014 年以来的研究为基础,使用两个振动鼓面来代表巨大的物体,或者用专业术语来说是巨大的机械振荡器。
每颗直径为 15 微米,约为人类头发的宽度。 对我们来说并不大,但与之前用于演示量子纠缠的原子尺度相比却很大——每个鼓面都由数万亿个原子组成。
为了实现他们的结果,该团队将超导电路冷却到略高于绝对零,约-273摄氏度(-459.4华氏度)。 然后使用弱微波场对其进行控制和测量。
通过微波的应用,电路上的鼓面能够以高超声波频率振动,产生的振动形成了奇特的量子态,这让爱因斯坦在 20 世纪 30 年代摸不着头脑。
“当然,看到您所提出的愿景得以实现,我们感到非常满意,并且令人兴奋地想象这样的实验最终可能会带来什么结果,以及它们最终可能会产生什么样的基本见解和技术发展,”团队成员之一说道,来自澳大利亚新南威尔士大学的马特·伍利。
极低的温度和电路的电场消除了鼓面的所有形式的干扰和干扰,只留下量子机械振动。
另一个令人印象深刻的壮举是保持纠缠态近半个小时——之前的实验很难达到零点几秒。
既然这一突破的规模已经接近我们肉眼所见,它有可能带来该领域的各种新发现:从重力和量子力学如何协同工作,到传送的可能性穿过纠缠物体的机械振动。
“下一步是演示机械振动的隐形传输,”伍利说。 “在隐形传送中,物体的物理属性可以通过‘幽灵行动’的通道来传输。”
爱因斯坦本人描述了它就像同一枚硬币分成两半:如果有正面,另一半就一定是反面,即使它相距数百万光年。
“在量子隐形传态中,可以使用‘幽灵般的远距离作用’通道将物理体的属性传输到任意距离,”团队成员之一说道,Caspar Ockeloen-Korppi,来自芬兰阿尔托大学。
“我们距离星际迷航, 尽管。”
虽然很难说这项工作下一步将引领我们走向何方,但我们不能低估我们迈出进入宏观量子力学的第一步的重要性。
“很明显,大规模量子机器的时代已经到来,”伍利在《对话》的一篇文章中解释道。“并且会留在这里。”
该研究发表于自然。